(57)【要約】【課題】  スパッタリングの際にノジュール（突起物）が発生するのを抑制した安定供給可能な焼結Ｒｕターゲット材を提供する。【解決手段】  ターゲット材のスパッタ面の断面ミクロ組織に観察される最大長さ３０μｍ以上の介在物が１個／ｃｍ２以下である焼結Ｒｕターゲット材である。好ましくは、前記介在物が、酸化物である焼結Ｒｕターゲット材である。また、好ましくは、酸素含有量が１００ｐｐｍ以下、平均結晶粒径が３０μｍ以下の金属組織を有する焼結Ｒｕターゲット材である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ターゲット材のスパッタ面の断面ミクロ組織に観察される最大長さ３０μｍ以上の介在物が１個／ｃｍ２以下であることを特徴とする焼結Ｒｕターゲット材。
【請求項２】
前記介在物は、酸化物であることを特徴とする請求項１に記載の焼結Ｒｕターゲット材。
【請求項３】
酸素含有量が１００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の焼結Ｒｕターゲット材。
【請求項４】
平均結晶粒径が３０μｍ以下の金属組織を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の焼結Ｒｕターゲット材。
【請求項５】
相対密度が９７％以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の焼結Ｒｕターゲット材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置用の磁気記録媒体やトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子と言ったエレクトロデバイス用のＲｕ層を形成するために用いられるＲｕターゲット材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスクの小型化・高記録密度化に伴い、磁気記録媒体の研究・開発が行われ、特にＣｏ系磁性層や下地層の改良が種々行われてきた。Ｃｏ系磁性層間にＲｕ層を入れてＣｏ系磁性層／Ｒｕ層／Ｃｏ系磁性層と積層することにより、Ｃｏ磁性層間の反強磁性結合（ＡｎｔｉＦｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅ、通称ＡＦＣ）により、磁性の熱安定性が優れるといったことが報告されている（例えば、特許文献１参照）。また、垂直磁気記録媒体の下地層にＲｕ膜が適していることが報告されている（例えば、特許文献２参照）。
さらに、磁気ヘッドやＭＲＡＭに用いられるＴＭＲ素子やＤＲＡＭのキャパシタ電極にＲｕ膜等々にも使用されることも知られている。
【０００３】
また、上記のようなＲｕ層はＲｕターゲット材をスパッタリング等により形成することが可能である。Ｒｕターゲット材については半導体用のＲｕターゲット材の製造方法として特開平８−３１１６４１号に開示されるような粉末を仮成形後、エレクトロビーム（ＥＢ）等で溶解・凝固する方法（例えば、特許文献３参照）や、特開２０００−１４４３９５号に提案されるような粉末をホットプレスや熱間静水圧プレス（以後ＨＩＰと称する）で焼結させる方法がある（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開２００１−１４８１１０号公報
【特許文献２】特開２００１−１０１６５０号公報
【特許文献３】特開平８−３１１６４１号公報
【特許文献４】特開２０００−１４４３９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献３に開示されるＥＢ溶解法や電析法を用いて高純度Ｒｕターゲット材を製造することも可能であるが、量産性や製造安定性を考慮すると、粉末焼結法が高純度Ｒｕターゲット材を製造するのに有利である。
本発明者らは、特許文献４に開示されるような、使用粉末として純度９９．９％（３Ｎ）以上の高純度Ｒｕ粉末を用いて焼結したターゲット材を作製した。このターゲット材を使用してスパッタリングを行ったところ、スパッタ面に異常放電やパーティクルの発生原因となるノジュール（突起物）が発生するという問題を確認した。
【０００５】
本発明の目的は、スパッタリングの際にノジュール（突起物）が発生するのを抑制した安定供給可能な焼結Ｒｕターゲット材を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者が、エレクトロニクスデバイス用のＲｕ薄膜を作製するために粉末焼結を用いて製造したＲｕターゲット材について検討を行った結果、ターゲット材中の介在物を低減することにより、スパッタリングの際にノジュールが発生するのを抑制出来ることを見出し、本発明に到達した。
【０００７】
すなわち、本発明は、ターゲット材のスパッタ面の断面ミクロ組織に観察される最大長さ３０μｍ以上の介在物が１個／ｃｍ２以下である焼結Ｒｕターゲット材である。
好ましくは、前記介在物は、酸化物である焼結Ｒｕターゲット材である。
また、好ましくは、酸素含有量が１００ｐｐｍ以下である焼結Ｒｕターゲット材である。
また、好ましくは、平均結晶粒径が３０μｍ以下の金属組織を有する焼結Ｒｕターゲット材である。
また、好ましくは、相対密度が９７％以上である焼結Ｒｕターゲット材である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、スパッタリングの際にノジュールが発生するのを抑制したＲｕターゲット材の安定供給が可能となり、エレクトロニクスデバイス用のＲｕ膜の成膜に不可欠の技術となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の最も重要な特徴は、粉末焼結法を用いて作製した焼結Ｒｕターゲット材のスパッタ面の断面ミクロ組織における最大長さ３０μｍ以上の介在物を１個／ｃｍ２以下としたことである。安定量産に適している粉末焼結法を用いたＲｕターゲット中の介在物は酸化物が多い。このような介在物、特に酸化物は、Ｒｕ相と比較して電気伝導が極めて悪く、また、スパッタレートが著しく遅いためノジュール発生の核となる。そして、このノジュールを原因として異常放電が発生し、その結果パーティクルが発生する。電気伝導性の悪い介在物が大きいと、ノジュールの核のサイズも大きくなり異常放電の発生確率が高まる。特に３０μｍ以上となるとその確率が急激に高くなる。また、介在物の個数が増えるとノジュールの個数が増加し、異常放電の発生確率が高まる。特に介在物の個数が１個／ｃｍ２を超えるとその確立が異常に高くなる。存在する介在物のサイズは小さい方が好ましく、その数は少ない方が好ましい。
【００１０】
なお、介在物の最大長さとは、介在物断面の任意の２点を結ぶ直線のうち最大のものをいい、例えば図１に示すように介在物１の断面の最大長さ２をいう。
また、ＥＢ溶解法や電析法といった製法で作製したＲｕターゲット材は、介在物量の低減は可能であるが結晶粒径が粗く、介在物以外の問題が発生するため粉末焼結法でＲｕターゲット材を作製するのが望ましい。
【００１１】
ターゲット材中の酸素量が増加することにより、介在物である酸化物の量が増加するため、酸素含有量は低減することが望ましい。特に、酸素含有量が１００ｐｐｍを超えると酸化物が著しく増加するため、好ましくは、１００ｐｐｍ以下である。
【００１２】
また、ターゲット材の金属組織における結晶粒径が粗大になると、スパッタリング工程において、結晶方位に依存するスパッタ粒子の方向性が現れ出し、スパッタ膜の均一性が低下する。特に、金属組織における平均結晶粒径は３０μｍを超えるとスパッタ膜の均一性が著しく低下するので、好ましくは、３０μｍ以下である。
また、平均結晶粒径の測定法としては、ミクロ組織写真上のある直線上を横切る結晶粒界数を測定し、測定した距離を結晶粒界数で割ることにより結晶粒径が得られる切断法が簡易的であり好ましい。
【００１３】
また、ターゲット材の相対密度が低くなると、ターゲット材中に存在する空隙が増加し、空隙が増加することにより、スパッタリング工程中でのノジュール発生が起こりやすくなる。特に、相対密度が９７％に満たないとノジュール発生する可能性が高くなるため、好ましくは、相対密度９７％以上である。
密度の測定法としては、水中の重量と空気中の重量より計算するアルキメデス法が簡易的であり好ましい。
【００１４】
また、本発明者らは、これらの現象に対して介在物の混入経路を調査した。焼結Ｒｕターゲット材を製造する上では、様々な介在物の発生原因が考えられるが、特にＲｕ原料粉末に必然的に多数含まれる１００μｍを超える酸化物の混入が大きな原因になっていることを突き止めた。これらの酸化物の多くはＳｉＯ２であり、スパッタリングの際にターゲット材中に発生するノジュールを抑制するためには、Ｒｕ原料粉末に含まれる比較的大きな介在物であるＳｉＯ２を除去することが非常に重要となる。Ｒｕ原料粉末からこの比較的大きなＳｉＯ２を除去するために、比較的簡易な篩い分けを行い除去することが望ましい。
【００１５】
さらに、上記のＳｉＯ２以外にも、Ｒｕ原料粉末中には、微量のＦｅ等の金属介在物や細かい酸化物が存在するため、焼結Ｒｕターゲット材中の介在物をさらに低減するためには、これらの金属介在物や微細な酸化物を除去することが望ましい。Ｒｕ原料粉末に混入する金属介在物は、例えば硝酸を含む溶液で洗浄し除去することができる。また、微細な酸化物は、Ｒｕ原料粉末表面に吸着している酸素が焼結中に酸化物を形成することで発生するため、Ｒｕ原料粉末を水素雰囲気中での熱処理で吸着酸素を除去することが好ましい。また、吸着酸素や金属介在物の除去にはＲｕ原料粉末を熱プラズマ中へ通過させることによって、Ｒｕ原料粉末を高純度に精錬することで除去することも可能である。また、これらの不純物を除去する粉体処理技術を組み合わせることは、介在物の除去に有効である。
このような粉体処理技術を用いることにより、従来のＲｕ原料製造方法では除去していなかった介在物を除去したＲｕ原料粉末を作製することが可能となり、その原料粉末を焼結することにより、目的とするターゲット材の製造が可能となった。
【実施例１】
【００１６】
化学的に製造された純度９９．９％のＲｕ原料粉末を表１に示す粉体処理および焼結を行った。本実施例におけて、各工程の条件は次の通りである。
・分級：純度９９．９％のＲｕ原料粉末を１７０メッシュの篩を用いて、この篩いを通らないＲｕ原料粉末を除去した。
・水素中熱処理：水素雰囲気において１０００℃で２時間の熱処理を行い、その後解砕処理を行った
・硝酸洗浄：１０％の硝酸溶液中に用いてＲｕ原料粉末を１０分浸漬させて洗浄を行い、その後、純水洗浄および乾燥を行なった。
・熱プラズマ処理：Ａｒ熱プラズマ中にＲｕ原料粉末を通過させ精錬を行なった。
・焼結：Ｒｕ原料粉末を鋼製の加圧容器に充填し、その加圧容器を真空脱気後封止して、１３５０℃×１５０ＭＰａ×１時間の条件で熱間静水圧プレスを行なった。
そして、それぞれの焼結体から、直径１００ｍｍ×厚み５ｍｍのターゲット材を機械加工により作製した。
【００１７】
また、比較例として、化学的に製造された純度９９．９％のＲｕ原料粉末をそのまま鋼製の加圧容器に充填した後、加圧容器を真空脱気の上封止して、実施例と同一条件で熱間静水圧プレスを行った。その後、この焼結体から、直径１００ｍｍ×厚み５ｍｍのターゲット材を機械加工により作製した。
上記で作製したＲｕターゲット材の素材である焼結体の製造履歴を表１に付記する。
【００１８】
次に上記で作製したターゲット材のスパッタ面のミクロ組織１ｃｍ２に存在する最大長さ３０μｍ以上の介在物個数、ターゲット材の酸素含有量、平均結晶粒径および相対密度を測定した。その測定結果を表２に示す。なお、介在物の個数は２５ｃｍ２の面積を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察し、最大長さ３０μｍ以上の介在物の個数を測定し、１ｃｍ２あたりの個数に換算して評価した。また、酸素含有量はＬＥＣＯ法を用いて、平均結晶粒径は切断法を用いて、相対密度はアルキメデス法を用いてそれぞれ測定した。本発明の代表的な焼結Ｒｕターゲット材である試料２、４において、光学顕微鏡で４００倍に拡大したミクロ組織の写真をそれぞれ図２、３に示す。また、比較例である試料６において、光学顕微鏡での４００倍に拡大したミクロ組織の写真を図４に示す。図４中の黒色で示される部分が介在物である。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
【表２】
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【００２１】
次に作製したターゲット材のスパッタテストを行い、スパッタ後のターゲット表面観察によってノジュール（突起物）数を測定した。スパッタはＡｒ圧０．６６Ｐａ、ＤＣ電力５００Ｗの条件で積算時間５時間行った。ノジュール（突起物）数の測定結果を表３に示す。
【００２２】
【表３】
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【００２３】
表２および３から、ターゲット材に存在する介在物数を低減することにより、スパッタ中に発生するノジュール（突起物）を低減することが可能となることが分かる。そのため、介在物数を低減した焼結Ｒｕターゲット材を使用すると安定したスパッタ操業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明における介在物の最大長さを示す模式図である。
【図２】本発明の焼結Ｒｕターゲット材の代表的なミクロ組織を示す試料２の４００倍の光学顕微鏡写真である。
【図３】本発明の焼結Ｒｕターゲット材の代表的なミクロ組織を示す試料４の４００倍の光学顕微鏡写真である。
【図４】焼結Ｒｕターゲット材の比較例である試料６の４００倍の光学顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００２５】
１．介在物、２．最大長さ
【図１】
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【図２】
2005336583.tif 000007
【図３】
2005336583.tif 000008
【図４】
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